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Os mapas de Ashby são ferramentas essenciais na seleção de materiais, seguindo uma filosofia de projeto em quatro passos: Traduzir os requisitos do projeto : Definir a função do componente, as condições essenciais, os objetivos do projeto e os parâmetros que podem ser alterados pelo projetista. Excluir materiais que falham nas restrições : Eliminar materiais que não atendem às especificações. Classificar por capacidade de atender aos objetivos : Usar índices apropriados para classificar os materiais. Procurar informações que sustentem os candidatos promissores : Buscar dados adicionais para os materiais selecionados. Os mapas de Ashby representam pares de propriedades dos materiais, como módulo de elasticidade e densidade, permitindo a visualização das diferenças entre as famílias de materiais.

Os materiais estruturais são fundamentais para diversas aplicações devido às suas propriedades mecânicas e físicas.  Biomateriais Os biomateriais são projetados para aplicações biológicas e podem ser classificados em: Materiais biológicos : Produzidos por organismos vivos, como ossos e músculos. Biomateriais : Projetados para uso em aplicações biológicas, como membros artificiais e membranas para diálise. Materiais de base biológica : Derivados de tecido vivo, mas não desempenham uma função no organismo. Materiais biomiméticos : Não produzidos por organismos vivos, mas quimicamente e fisicamente semelhantes aos materiais biológicos.   Materiais Inteligentes ("Smart Materials") Os materiais inteligentes respondem a estímulos específicos de forma reprodutível e específica. Exemplos de estímulos incluem: Sais; Radiação UV; Temperatura; pH; Carga magnética ou elétrica.   Aplicações de materiais inteligentes incluem: Tintas inteligentes e...

Os diagramas de fases fornecem informações sobre a microestrutura dos materiais em função da temperatura e composição. Eles ajudam a prever propriedades mecânicas e transformações de fases.  Regra da Alavanca A regra da alavanca é utilizada para determinar a proporção das fases presentes em uma liga a uma determinada temperatura. Ela é essencial para a análise de diagramas de fases e para prever a microestrutura resultante. Reações de Fase Os diagramas de fases também mostram reações de fase importantes, como: Eutética : Transformação de uma fase líquida em duas fases sólidas. Eutetoide : Transformação de uma fase sólida em duas novas fases sólidas. Peritética : Transformação de uma fase líquida e uma fase sólida em uma nova fase sólida.

Solubilidade A solubilidade dos componentes em um material pode ser classificada como: Totalmente miscíveis : Exemplo, Cu-Ni . Totalmente imiscíveis : Exemplo, Pb-Cu . Miscibilidade limitada : Exemplo, Sn-Pb .   Formação de Fases A formação de fases em sólidos envolve transformações microestruturais, como crescimento de grão, recristalização, variações alotrópicas, solubilização, precipitação, reações eutetoides e transformações martensíticas.   Difusão Atômica A difusão atômica é o mecanismo pelo qual átomos se movem em sólidos, líquidos e gases. Em sólidos, a difusão pode ocorrer por mecanismos substitucionais (lacunas) ou intersticiais. A taxa de difusão é influenciada pela temperatura, estrutura cristalina, defeitos cristalinos e concentração de soluto.   A seguir, veremos como o diagrama de fases interage com o assunto microestrutura.

  A microestrutura dos materiais é crucial para entender suas propriedades e comportamentos. Ela envolve o estudo das fases presentes, sua composição, quantidade, tamanho, forma, distribuição e orientação. A microestrutura complementa a definição de propriedades iniciadas pela estrutura atômica e cristalina do material. Critérios de Análise da Microestrutura Os principais critérios para analisar a microestrutura incluem: Fases presentes; Composição das fases; Proporção das fases; Tamanho das fases; Distribuição das fases; Forma das fases; Orientação das fases.   Propriedades Aditivas e Interativas As propriedades dos materiais podem ser aditivas ou interativas: Aditivas : Determinadas pela média das propriedades de cada fase individual, como densidade e condutividade térmica. Interativas : Dependem do comportamento das fases adjacentes, como propriedades mecânicas (dureza, resistência).  

Cerâmicos : São mais estáveis, mas podem sofrer termocorrosão e corrosão devido à fadiga estática. Polímeros : Degradam na presença de oxigênio e radiação ultravioleta, resultando na quebra das cadeias moleculares.   Radiação A radiação pode causar degradação dos materiais por meio de diferentes tipos de radiação, como ultravioleta, raios X, raios gama e partículas alfa e beta. A radiação de nêutrons pode provocar vacâncias e outros defeitos nos materiais.   Desgaste O desgaste é a perda de material devido ao contato e movimento relativo entre superfícies. Pode ser classificado em: Adesivo : Desgaste por arrancamento de partículas entre superfícies em contato. Abrasivo : Desgaste de uma superfície mais mole por uma mais dura. Erosão : Desgaste causado por jatos de partículas. Cavitação : Desgaste causado pelo colapso de bolhas em líquidos.

Degradação dos Materiais em Uso Os materiais utilizados em engenharia são selecionados por suas propriedades específicas, mas a termodinâmica frequentemente atua para a degradação desses materiais. A degradação pode ocorrer por meio de corrosão, radiação e desgaste, e nenhum material é totalmente inerte a qualquer ambiente.   Corrosão e Oxidação A corrosão e a oxidação são processos de degradação que envolvem reações químicas e eletroquímicas. Oxidação : Envolve a reação direta entre um metal e o oxigênio da atmosfera, formando óxidos que podem proteger ou degradar o material. Corrosão aquosa : Ataque eletroquímico em soluções aquosas, onde ocorrem reações anódicas e catódicas. Corrosão galvânica : Ocorre entre dois metais com diferentes tendências de ionização, resultando na corrosão do metal mais anódico. Corrosão por redução gasosa : Envolve a redução de moléculas de oxigênio em íons OH . Efeito da tensão mecânica : Regiões de alta tensão são mais suscetíveis à...